G1和CMS垃圾回收器的区别
<p>一、核心设计目标</p><p>CMS：尽可能减少STW（Stop-The-World）时间，实现与用户线程的高并发。<br>
G1：兼顾低延迟和高吞吐量，在大内存场景下提供可预测的停顿时间。</p>
<p>二、<strong>内存管理模型</strong></p>
<p>CMS</p>
<ul>
<li><strong>分代设计</strong>：严格区分新生代（Eden、Survivor）和老年代，各自独立回收。</li>
<li><strong>内存碎片</strong>：采用 “标记 - 清除” 算法，可能产生大量内存碎片，导致 Full GC 频繁。</li>
</ul>
<p>G1</p>
<ul>
<li><strong>Region 分区</strong>：将堆划分为多个大小相等的Region（如 2MB / 个），每个 Region 动态扮演 Eden、Survivor 或 Old 区域。</li>
<li>跨代引用：通过 Remembered Set（RSet）记录跨 Region 引用，避免扫描整个堆。</li>
<li><strong>Humongous 区域</strong>：专门存储大对象（超过 Region 大小的 50%），减少内存碎片。</li>
</ul>
<p>三、GC 算法流程</p>
<p>CMS：</p>
<ul>
<li>初始标记（STW）：标记 GC Roots 直接关联的对象。</li>
<li>并发标记：与用户线程并行，遍历所有可达对象。</li>
<li>重新标记（STW）：修正并发期间用户线程修改的对象引用。</li>
<li>并发清除：与用户线程并行，清理未标记的对象。<br>
G1：</li>
<li>初始标记（STW）：标记 GC Roots 直接关联的对象。</li>
<li>并发标记：与用户线程并行，遍历所有可达对象。</li>
<li>最终标记（STW）：修正并发期间的引用变更。</li>
<li>筛选回收（STW）：根据 Region 的垃圾占比，优先回收价值高的 Region（Garbage-First 策略）。</li>
</ul>
<p>四、STW 时间与性能</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th>维度</th>
<th>CMS</th>
<th>G1</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>STW 时间</td>
<td>并发标记和清除阶段不 STW，但最终标记可能较长（尤其是堆大时）。</td>
<td>筛选回收阶段可控制 STW 时间（通过-XX:MaxGCPauseMillis参数）。</td>
</tr>
<tr>
<td>内存碎片</td>
<td>标记 - 清除算法导致碎片化，可能触发 Full GC。</td>
<td>标记 - 整理算法（筛选回收阶段），减少碎片。</td>
</tr>
<tr>
<td>吞吐量</td>
<td>并发阶段不影响用户线程，但 GC 线程与用户线程竞争 CPU。</td>
<td>筛选回收时需 STW，但可通过调整 Region 数量优化。</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>五、优缺点对比</p>
<p>CMS：</p>
<ul>
<li>优点：低延迟（尤其在堆较小时），适合响应时间敏感的应用。</li>
<li>缺点：
<ol>
<li>内存碎片严重，可能导致 Full GC 频繁。</li>
<li>并发阶段占用 CPU 资源，吞吐量下降。</li>
<li>无法处理浮动垃圾（并发期间新产生的垃圾）。</li>
</ol>
</li>
</ul>
<p>G1：</p>
<ul>
<li>优点：
<ol>
<li>可预测的停顿时间（通过 Region 策略）。</li>
<li>大内存下性能更优（如 4GB 以上）。</li>
<li>减少内存碎片（标记 - 整理算法）。</li>
</ol>
</li>
<li>缺点：<br>
2. 算法复杂度高，小内存场景下可能不如 CMS。<br>
3. 初始标记和筛选回收阶段仍需 STW。</li>
</ul>
<p>建议：</p>
<ul>
<li>新应用优先考虑 G1，尤其是大内存场景。</li>
<li>若应用对延迟极度敏感且堆较小（<4GB），可考虑 CMS，但需注意内存碎片问题。</li>
</ul><br><br>
来源：https://www.cnblogs.com/yinyixiao/p/18925854
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